"Экзотическое" химическое топливо для ракет⁠⁠

Одним из самых эффективных химических топливных пар кислород-водород имеет средний удельный импульс I_{SP}=4.65 км/с и практически всю историю космонавтики остается лидером по удельному импульсу. Существует несколько более мощных типов би-топлива но их импульс не превосходит водородный больше чем на 10-15%, а хотелось бы больше, еще больше, гораздо больше!

Знакомитесь метастабильный гелий или спин-поляризованный триплетный гелий.

Что это и зачем это?

Как известно гелий второй элемент после водорода и как можно разумно предположить обладает двумя электронами.

Оба этих электрона расположены на одной "сферической" электронной оболочки, при том это первая оболочка атома имеющая "минимальный" "радиус" соответствующий минимальной энергии которой может обладать электрон.

Когда электроны атома находятся на своих "привычных" орбитах с минимальной энергией атом находиться в стабильном "естественном" состоянии и не обладает какой либо внутренней дополнительной энергией.

Как несложно предположить перемещение электрона любого атома на любую другую орбиту расположенную дальше от ядра сопряженно с затратой энергии и приводит к тому что эта энергия "остается" в атоме.

Такой эффект свойственен любым типам атомов и был бы совершенно непримечателен если бы не то свойство что гелий очень маленький атом и его электроны расположены очень близко к нему что приводит к тому что таким образом в атом можно закачать очень много энергии.

Если перевести один из электронов на вторую сферическую круговую орбиту то в атом гелия можно накачать энергией больше чем выделиться при реакции двух атомов водорода с кислородом, при значительно меньшей массе.

Правда период полураспада такого атома составляет всего 19,5 мс что не позволяет сделать его аккумулятором энергии, но если верхний электрон перевести в нестандартное состояние сделав его спин однонаправленным с другим электроном то время полураспада резко возрастет до 8.0*10^3 секунд, то есть 2 часа 13 минут 20 секунд.

Гелий в таком искусственно созданном состоянии имеет удельный импульс 43.0 км/с и для вывода на низкую опорную орбиту земли без учета гравитационных потерь, 1 (одной) тонны груза понадобилось бы всего 200 килограмм гелия.

К сожалению метастабильный триплетный гелий имеет привычку взрываться даже от того что на него косо посмотрят, что сильно мешает выходу на рынок ракет на подобном топливе.

Жаль.

В комментариях принесли линк на первоисточник #comment_202295911